DE102019200117A1 - robot control - Google Patents
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Abstract
Zum Bereitstellen einer Robotersteuerung, die sowohl eine Vibration zur Unterdrückung in einem Roboter als auch Erhöhen der Geschwindigkeit des Roboters erzielt. Eine Robotersteuerung 20 steuert einen Armspitzenendbereich 12 eines Roboters 10, um sich bei einer konstanten vorbestimmten Geschwindigkeit zu bewegen, auf Basis eines, einen Bogenbereich beinhaltenden Bewegungspfads, wobei die Robotersteuerung 20 beinhaltet: eine Zentrifugalkraft-Recheneinheit 22, die eine Zentrifugalkraft berechnet, die auf dem Armspitzenendbereich 12 einwirkt, als Zeitreihendaten; eine Transformationseinheit 23, die FourierTransformation in Bezug auf die Zeitreihendaten der Zentrifugalkraft in Frequenzdaten durchführt; und eine Geschwindigkeits-Bestimmungseinheit, welche die vorbestimmte Geschwindigkeit so bestimmt, dass eine Frequenzkomponente in einem vorbestimmten Bereich, der eine natürliche Vibrationsfrequenz des Roboters beinhaltet, gleich oder kleiner einem Schwellenwert ist, auf Basis von Frequenzdaten der Zentrifugalkraft.To provide a robot controller that achieves both vibration for suppression in a robot and increasing the speed of the robot. A robot controller 20 controls an arm tip end portion 12 of a robot 10 to move at a constant predetermined speed, based on a arc path including a travel path, wherein the robot controller 20 includes: a centrifugal force calculating unit 22 that calculates a centrifugal force on the robot Armspitzenendbereich 12 acts as a time series data; a transformation unit 23 that performs Fourier transformation on the time-series data of the centrifugal force in frequency data; and a speed determining unit that determines the predetermined speed so that a frequency component in a predetermined range including a natural vibration frequency of the robot is equal to or smaller than a threshold on the basis of frequency data of the centrifugal force.
Description
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Robotersteuerung.The present invention relates to a robot controller.
Stand der TechnikState of the art
Patentdokumente 1 bis 3 offenbaren Technologien des Unterdrückens von Vibration eines Arms, der durch Resonanz bei einer natürlichen Vibrationsfrequenz (natürliche Resonanzfrequenz) eines Roboters angeregt wird, in einem Industrieroboter. Patentdokument 1 offenbart eine Technologie des Unterdrückens von Vibration eines Arms, durch Bereitstellen eines Kerbfilters in einer Steuerschleife und Entfernen einer Frequenzkomponente, die einer natürlichen Frequenz eines Roboters entspricht, aus einem Steuersignal. Patentdokument 2 offenbart eine Technologie des Unterdrückens von Vibration eines Arms zum Zeitpunkt des Betriebsstarts oder -stopps (zum Zeitpunkt der Beschleunigung und Verlangsamung) eines Roboters durch Durchführen einer Fourier-Transformation in Bezug auf eine Beschleunigung, die durch ein Beschleunigungsmuster angegeben ist, um eine Leistungsspektrumsverteilung zu erhalten, Entfernen eines Bereichs, der einer Frequenz entspricht, die Vibration in einem Roboter anregt, aus der Leistungsspektrumsverteilung und Durchführen inverser Fourier-Transformation in Bezug auf die verbleibende Leistungsspektrumsverteilung, um wieder ein Beschleunigungsmuster zu ermitteln. Patentdokument 3 offenbart eine Technologie des Unterdrückens der Vibration eines Arms in Echtzeit (zum Zeitpunkt der Beschleunigung und Verlangsamung), durch Berechnen einer natürlichen Frequenz eines Roboters aus einer Fehlerkonstante jedes Gelenks und einen Trägheitsmoment eines Arms von Zeitpunkt zu Zeitpunkt, und Einstellen von Beschleunigungszeit und Verlangsamungszeit eines Beschleunigungs- und Verlangsamungsmuster, auf integrales Mehrfaches eines Kehrwerts der natürlichen Frequenz.
- Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer H07-261853
- Patentdokument 2: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer H06-250723
- Patentdokument 3: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer 2007-272597
- Patentdokument 4: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer 2017-056544
- Patentdokument 5: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer H11-024720
- Patent Document 1: Japanese Unexamined Patent Application, Publication No. H07-261853
- Patent Document 2: Japanese Unexamined Patent Application Publication No. H06-250723
- Patent Document 3: Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2007-272597
- Patent Document 4: Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2017-056544
- Patent Document 5: Japanese Unexamined Patent Application, Publication No. H11-024720
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Beispielsweise in einem Roboter, der Abdichtverarbeitung durchführt, wird Steuerung erforderlich, wobei die Steuerung dazu dient, einen komplizierten Pfad bei hoher Geschwindigkeit genau zu verfolgen, während die Geschwindigkeit eines Armspitzenendbereichs des Roboters bewahrt wird, konstant zu sein. Bei einer solchen Steuerung, wenn ein Roboter einen gekrümmten Bereich (Bogenroute) eines Pfads passiert, wirken Zentrifugalkräfte auf den Armspitzenendbereich ein. Dann, aufgrund dieser Zentrifugalkraft, wird Vibration in dem Armspitzenendbereich in einigen Fällen angeregt, nachdem der Roboter den gekrümmten Bereich (Bogenroute) passiert, und sinkt die Pfadgenauigkeit des Armspitzenendbereichs in einigen Fällen.For example, in a robot performing seal processing, control is required, the control serving to accurately track a complicated path at a high speed while preserving the speed of an arm tip end portion of the robot to be constant. In such control, when a robot passes a curved portion (arc route) of a path, centrifugal forces act on the arm tip end portion. Then, due to this centrifugal force, vibration in the arm tip end portion is excited in some cases after the robot passes the curved portion (arc route), and the path accuracy of the arm tip end portion decreases in some cases.
Im Hinblick auf diesen Punkt offenbaren Patentdokumente 4 und 5 Technologien zum Unterdrücken der Vibration eines durch eine Zentrifugalkraft, die auf den Arm einwirkt, angeregten Arms, wenn ein Roboter einen gekrümmten Bereich (Bogenroute) eines Pfads passiert. Beispielsweise offenbart Patentdokument 5 eine Technologie des Unterdrückens von Vibration eines Armspitzenendbereichs aufgrund von Zentrifugalkraft in einer Bogenroute durch Einstellen der maximal zulässigen Geschwindigkeit anhand eines Bereichs eines Radius der Bogenroute bis zur Geschwindigkeit eines Roboters auf Basis von Tabellendaten, in welchen die maximale zulässige Geschwindigkeit für jeden Bereich des Radius der Bogenroute vorbestimmt ist. Es ist anzumerken, dass in der in Patentdokument 5 offenbarten Technologie nur die Geschwindigkeit in der Nähe der Bogenroute verändert wird.In view of this point, Patent Documents 4 and 5 disclose technologies for suppressing the vibration of an arm excited by a centrifugal force acting on the arm when a robot passes a curved portion (arc route) of a path. For example, Patent Document 5 discloses a technology of suppressing vibration of an arm tip end portion due to centrifugal force in a curved route by setting the maximum allowable speed based on a range of radius of the arc route to the speed of a robot based on tabular data in which the maximum allowable speed for each range the radius of the curved route is predetermined. It should be noted that in the technology disclosed in Patent Document 5, only the speed in the vicinity of the curved route is changed.
Wie oben beschrieben, beispielsweise in einem Roboter, der Abdichtverarbeitung durchführt, ist es notwendig, dass die Geschwindigkeit eines Armspitzenendbereichs des Roboters als konstant aufrechterhalten wird, so dass ein Dichtmittel gleichförmig aufgebracht wird. Bei der Steuerung eines solchen Roboters, um vorbestimmte Pfadgenauigkeit aufrecht zu halten, ist ein Bestimmungsverfahren der Maximalgeschwindigkeit erforderlich, wobei das Verfahren eine Zykluszeit so kurz wie möglich realisiert, während durch eine Zentrifugalkraft angeregte Vibration unterdrückt wird.As described above, for example, in a robot performing sealing processing, it is necessary that the speed of an arm tip end portion of the robot is maintained constant so that a sealant is uniformly applied. In controlling such a robot to maintain predetermined path accuracy, a maximum speed determining method is required, the method realizing a cycle time as short as possible while suppressing vibration excited by a centrifugal force.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Robotersteuerung bereitzustellen, die sowohl Unterdrückung von Vibration in einem Roboter als auch Steigern der Geschwindigkeit des Roboters erzielt.
- (1) Eine Robotersteuerung (beispielsweise eine später beschriebene Robotersteuerung
20 ) gemäß der vorliegenden Erfindung steuert einen Armspitzenendbereich (beispielsweise einen später beschriebenen Armspitzenendbereich12 ) eines Roboters (beispielsweise eines später beschriebenen Roboters10 ), sich bei einer konstanten vorbestimmten Geschwindigkeit zu bewegen, auf Basis eines Bewegungspfads, der einen Bogenbereich enthält, wobei die Robotersteuerung beinhaltet: eine Zentrifugalkraft-Recheneinheit (beispielsweise eine später beschriebene Zentrifugalkraft-Recheneinheit22 ), die eine Zentrifugalkraft berechnet, die auf den Armspitzenendbereich einwirkt, als Zeitreihendaten; eine Transformationseinheit (beispielsweise eine später beschriebene Fourier-Transformationseinheit23 ), die Fourier-Transformation in Bezug auf die Zeitreihendaten der Zentrifugalkraft in Frequenzdaten durchführt; und eine Geschwindigkeits-Bestimmungseinheit (beispielsweise eine später beschriebene Geschwindigkeits-Bestimmungseinheit24 ), welche die vorbestimmte Geschwindigkeit so bestimmt, dass eine Frequenzkomponente in einem vorbestimmten Bereich einschließlich einer natürlichen Vibrationsfrequenz des Roboters gleich oder kleiner als ein Schwellenwert ist, auf Basis der Frequenzdaten der Zentrifugalkraft. - (2) In der in (1) beschriebenen Robotersteuerung kann der Schwellenwert ein Obergrenzwert der Frequenzkomponente im vorbestimmten Bereich sein, einschließlich der natürlichen Vibrationsfrequenz des Roboters, zum Erfüllen einer Bewegungspfadgenauigkeit des Armspitzenendbereichs mit gewünschter Pfadgenauigkeit.
- (3) In der in (1) oder (2) beschriebenen Robotersteuerung kann der, die natürliche Vibrationsfrequenz des Roboters enthaltende vorbestimmte Bereich ein Variationsbereich der natürlichen Vibrationsfrequenz sein, die entsprechend einer Haltung des Roboters variiert.
- (4) In der in (1) bis (3) beschriebenen Robotersteuerung kann die Zentrifugalkraft-Recheneinheit die Zentrifugalkraft auf Basis von Geschwindigkeit, Beschleunigung oder Winkelgeschwindigkeit des Armspitzenendbereichs, einer Masse des Armspitzenendbereichs und eines Krümmungsradius des Bogenbereichs des Bewegungspfads berechnen.
- (1) A robot controller (for example, a robot controller described later
20 ) according to the present invention controls an arm tip end portion (for example, an arm tip end portion described later)12 ) of a robot (for example, a robot described later10 ) to move at a constant predetermined speed, based on a moving path including a curved portion, the robot controller including: a centrifugal force calculating unit (for example, a centrifugal force calculating unit described later22 ) which calculates a centrifugal force acting on the arm tip end portion as time-series data; a transformation unit (for example, a Fourier transformation unit described later23 ) performing Fourier transformation with respect to the time series data of the centrifugal force in frequency data; and a speed determination unit (for example, a speed determination unit described later24 ) which determines the predetermined speed so that a frequency component in a predetermined range including a natural vibration frequency of the robot is equal to or smaller than a threshold based on the frequency data of the centrifugal force. - (2) In the robot controller described in (1), the threshold value may be an upper limit value of the frequency component in the predetermined range, including the natural vibration frequency of the robot, for satisfying a movement path accuracy of the arm tip end portion having a desired path accuracy.
- (3) In the robot controller described in (1) or (2), the predetermined range including the natural vibration frequency of the robot may be a variation range of the natural vibration frequency that varies according to an attitude of the robot.
- (4) In the robot controller described in (1) to (3), the centrifugal force calculating unit may calculate the centrifugal force based on speed, acceleration or angular velocity of the arm tip end portion, a mass of the arm tip end portion and a radius of curvature of the arc portion of the movement path.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Robotersteuerung, die sowohl Unterdrückung von Vibration in einem Roboter als auch Steigern der Geschwindigkeit des Roboters erzielt, bereitgestellt werden.According to the present invention, a robot controller that achieves both suppression of vibration in a robot and increasing the speed of the robot can be provided.
Figurenlistelist of figures
-
1 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Robotersystems gemäß einer Ausführungsform zeigt.1 FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a robot system according to an embodiment. FIG. -
2 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Robotersteuerung gemäß der Ausführungsform zeigt.2 FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a robot controller according to the embodiment. FIG. -
3 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel eines Bewegungspfads (Pfaddaten) eines Armspitzenendbereichs eines Roboters zeigt.3 Fig. 16 is a schematic diagram showing an example of a moving path (path data) of an arm tip end portion of a robot. -
4A ist ein schematisches Diagramm, das Zeitreihendaten einer Zentrifugalkraft zeigt, die in dem in3 gezeigten Bewegungspfad erzeugt wird.4A FIG. 12 is a schematic diagram showing time-series data of a centrifugal force which is shown in FIG3 shown movement path is generated. -
4B ist ein schematisches Diagramm, das eine Leistungsspektrumsverteilung zeigt, die durch Durchführen von Fourier-Transformation in Bezug auf die Zeitreihendaten der in4A gezeigten Zentrifugalkraft erhalten wird.4B FIG. 12 is a schematic diagram showing a power spectrum distribution obtained by performing Fourier transform on the time-series data of FIG4A obtained centrifugal force is obtained. -
5A ist ein schematisches Diagramm, welches die Zeitreihendaten einer Zentrifugalkraft F nach Geschwindigkeitsänderung (sinken) zeigt.5A Fig. 10 is a schematic diagram showing the time-series data of a centrifugal force F for speed change (decrease). -
5B ist ein schematisches Diagramm, das die Leistungsspektrumsverteilung der Zentrifugalkraft nach Geschwindigkeitsänderung (sinken) zeigt.5B Fig. 12 is a schematic diagram showing the power spectrum distribution of the centrifugal force after speed change (decrease). -
6 ist ein Flussdiagramm eines Vibrationsunterdrückungsbetriebs eines Roboters durch eine Robotersteuerung gemäß der Ausführungsform.6 FIG. 10 is a flowchart of a vibration suppression operation of a robot by a robot controller according to the embodiment. FIG.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Ein Beispiel einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unten unter Bezugnahme auf angefügte Zeichnungen beschrieben. Es ist anzumerken, dass dieselben oder entsprechende Bereiche mit denselben Bezugszeichen in jeder Zeichnung versehen sind.An example of an embodiment of the present invention will be described below with reference to attached drawings. It should be noted that the same or corresponding regions are given the same reference numerals in each drawing.
Robotersystemrobot system
Der Roboter
Das Werkzeug
Ein Geber
Die Robotersteuerung
Robotersteuerungrobot control
Die Servosteuereinheit
Wie in
Wie beispielsweise in
Die Zentrifugalkraft
Es ist anzumerken, dass die Zentrifugalkraft-Recheneinheit
Wie in
In
Der Schwellenwert
Die Speichereinheit
Die Speichereinheit
Die Robotersteuerung
As Nächstes wird eine Vibrationsunterdrückungsoperation des Roboters
Wie oben beschrieben, bei der Robotersteuerung
Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist oben beschrieben worden. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt und verschiedene Änderungen und Modifikationen können durchgeführt werden. Beispielsweise senkt in der oben beschriebenen Ausführungsform die Geschwindigkeits-Bestimmungseinheit
In der oben beschriebenen Ausführungsform ist ein Robotersystem
In der oben beschriebenen Ausführungsform ist ein Robotersystem für Abdichtverarbeitung exemplifiziert worden. Jedoch ist das Merkmal der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt und kann auf eine Robotersteuerung in verschiedenen Robotersystemen angewendet werden, die einen Armspitzenendbereich eines Roboters bei konstanter Geschwindigkeit (hoher Geschwindigkeit) auf Basis eines Bewegungspfades, der einen Bogenbereich beinhaltet, bewegen.In the embodiment described above, a robot system for sealing processing has been exemplified. However, the feature of the present invention is not limited to this, and can be applied to a robot controller in various robot systems that moves an arm-end area of a robot at a constant speed (high speed) based on a moving path including a curved area.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Robotersystemrobot system
- 1010
- Roboterrobot
- 1212
- ArmspitzenendbereichArmspitzenendbereich
- 1414
- Servomotorservomotor
- 1616
- Gebergiver
- 2020
- Robotersteuerungrobot control
- 2121
- ServosteuereinheitServo control unit
- 2222
- Zentrifugalkraft-RecheneinheitCentrifugal force computing unit
- 2323
- Fourier-TransformationseinheitFourier transform unit
- 2424
- Geschwindigkeits-BestimmungseinheitSpeed determining unit
- 2525
- Speichereinheitstorage unit
- TT
- WerkzeugTool
- WW
- Werkstückworkpiece
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